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一种整合多组学数据提取微卫星不稳定免疫治疗新抗原的方法和应用


技术摘要:
本发明公开了一种整合多组学数据提取微卫星不稳定免疫治疗新抗原的方法和应用。该方法包括以下步骤:S1,通过整合患者DNA和RNA的测序数据,精确检测出患者的MSI;S2,对检测到的MSI所影响的开放阅读框进行翻译,得到MSI蛋白质组;S3,通过与人类正常蛋白组比较,获取样  全部
背景技术:
人体的免疫系统在肿瘤的疗愈过程中发挥着重要的作用。近年来围绕免疫系统所 开发的肿瘤免疫治疗技术屡屡获得疗效上的突破。在机理方面,免疫治疗技术通过修饰T细 胞以激活免疫系统或者抑制免疫系统的抑制通路,从而达到增强免疫系统识别和杀伤肿瘤 细胞的效果。在众多类别的免疫治疗技术中,肿瘤治疗新抗原疫苗凭借其疗效显著,适用癌 种丰富,开发周期短和副作用小等特点获得了广泛的探索和开发。新抗原疫苗的原理是将 10到20条可能激起免疫原性反应的短肽回输人体,从而使得能识别该类短肽的T细胞增殖。 由于该类短肽对应的是肿瘤细胞表面的新抗原,因此便可以增强T细胞杀伤肿瘤细胞的能 力,从而达到治疗肿瘤的目。新抗原序列的预测需要借助针对组织DNA和RNA的高通量测序 数据以及生物信息和人工智能技术。通用的流程是鉴定DNA的点突变和小插入缺失片段,并 利用转录组数据确认突变的表达情况,并最终利用编码框翻译和整合新抗原相关的多类信 息来确定新抗原是否能激起免疫原性反应。然而在细胞体内,能生成新抗原的通路不限于 DNA点突变和插入缺失。微卫星不稳定(MSI)所导致的DNA重复序列也是肿瘤细胞生成突变 多肽的常见来源。然而鉴于仅基于DNA的MSI预测的假阳性率很高,临床上要求更加多样的 数据和严格的筛选流程来确保新抗原的有效性。因此开发高精度的基于MSI的新抗原预测 方法便具有重要的意义。
技术实现要素:
针对上述问题,本发明综合考虑了肿瘤组织中微卫星插入缺失产生的多肽成为新 抗原的可能性,开发了一种获取肿瘤特异性新抗原的生物信息学方法。 本发明的第一方面在于提供一种整合多组学数据提取微卫星不稳定(MSI)免疫治 疗新抗原的方法,包括以下步骤: S1,通过整合患者DNA和RNA的测序数据,检测出患者的MSI; S2,对检测到的MSI所影响的开放阅读框进行翻译,得到MSI蛋白质组; S3,通过与人类正常蛋白组比较,获取样本特异蛋白质组; S4,获取样本新抗原。 在一些实施方式中,所述S1步骤,包括以下步骤: S101,从tumor-normal配对的DNA测序数据中获取候选的MSI; S102,利用该患者的RNA测序数据对S101得到的MSI进行验证,得到验证之后的 MSI。 在一些实施方式中,所述S101包括以下步骤: 3 CN 111599410 A 说 明 书 2/11 页 S1011,对Tumor和Normal的测序数据进行预处理,包括:滤除低质量的reads,比 对,去除PCR重复步骤; S1012,利用Tumor和Normal的预处理之后的bam作为输入,使用MSI检测工具检测 出患者的肿瘤MSI。 在一些实施方式中,所述S102包括以下步骤: S1021,对RNA测序数据进行预处理,包括去除低质量的reads,去除adapter,比对 步骤; S1022,结合上一步的RNA比对结果,对S101中的检测结果进行一一验证,得到验证 后的MSI突变。 在一些实施方式中,所述S2步骤,包括以下步骤: S201,对经RNA数据验证之后的MSI序列进行阅读框翻译,获取MSI蛋白质序列,即 MSI蛋白质组; S202,将MSI蛋白质片段化处理。 在一些实施方式中,所述S3步骤中,在人类正常蛋白组中查找片段化处理之后得 到的所有肽段,滤除在人类正常蛋白组中出现的肽段,得到全新的候选抗原肽。 在一些实施方式中,所述S4步骤,包括以下步骤: S401,利用S1中DNA预处理之后得到的BAM文件,对该样本的人类白细胞抗原进行 基因分型; S402,预测S3中得到的所有全新的候选抗原肽与样本特异的HLA分子的亲和力; S403,基于肽段整合信息筛选样本新抗原。 在一些实施方式中,所述S403步骤,用不同的指标以相应的权重对候选新抗原进 行排序筛选,得到最终的肿瘤特异MSI新抗原; 在一些实施方式中,具体的指标选自肽段与HLA亲和力、RNA测序中包含MSI的转录 本的表达量、以及正常转录本的表达量、DNA测序的Tumor和Normal两个样本中支持MSI的 reads数目、肽段的物理化学性质中的一种或多种。 本发明的第二方面在于提供根据第一方面所述的方法在整合多组学数据提取微 卫星不稳定免疫治疗新抗原中的应用。 与现有技术相比,本发明的方案具有如下优势: 1、从新抗原的来源上讲,当前常用的方法主要是通过识别体细胞DNA点突变和小 插入缺失得到新抗原,而通过本发明方案发现的肿瘤特异新抗原来自于在多种肿瘤中广泛 存在的MSI。因此本发明扩展了新抗原的筛选范围,充实了基于新抗原的免疫治疗方法的 “弹药库”。 2、从MSI检测的准确度上讲,本发明整合了患者基因组全外显子组和转录组的测 序数据,通过对这两种来源的数据进行分析和整合,降低了MSI检测的假阳性率,进而提高 了由MSI预测的新抗原疫苗的有效性,对临床免疫治疗效果的提升具有重要意义。 附图说明 图1为本发明一种实施方式的整合DNA和RNA二代测序数据检测微卫星不稳定性 (MSI)相关的免疫治疗新抗原的方法的流程图,图中长方形及箭头上的文字为处理步骤,丝 4 CN 111599410 A 说 明 书 3/11 页 带形的部分为文件。
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